دانشمندان با ردیابی یکی از قدرتمندترین انفجارهای کیهانی، که به عنوان یک Transient سریع اشعه ایکس (Fast X-ray Transient) طبقه‌بندی شده، به زمانی رسیده‌اند که کیهان تنها ۱.۸ میلیارد سال عمر داشت. این کشف، دریچه‌ای نو به سوی درک بهتر مرگ ستارگان و چگونگی تحول جهان اولیه می‌گشاید.

این رویداد که با نام EP240315A شناخته می‌شود، توسط تلسکوپ فضایی Einstein Probe شکار شد و با استفاده از چندین رصدخانه برتر جهان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. یافته‌های آن‌ها در تاریخ ۲۹ مرداد (۱۹ آگوست) در نشریه Nature Astronomy منتشر شد و بینش‌های نادری را در مورد مرگ ستارگان و دوران بازیونیزاسیون جهان اولیه ارائه می‌دهد.

شکار یک پدیده گریزان توسط Einstein Probe

ماموریت Einstein Probe که در بهمن ۱۴۰۲ (ژانویه ۲۰۲۴) پرتاب شد، در حال حاضر نحوه تشخیص و بررسی رویدادهای پرانرژی سریع در اعماق فضا را متحول می‌کند. تنها چند هفته پس از استقرار، این تلسکوپ فضایی یک فلاش شدید اشعه ایکس را به مدت چند دقیقه شناسایی کرد. این سیگنال—EP240315A—به صورت تقریباً هم‌زمان ردیابی و مشاهده شد، که یک نقطه عطف بزرگ در اخترفیزیک گذرا به شمار می‌رود.

Transientهای سریع اشعه ایکس (FXT)، دسته‌ای از انفجارهای کیهانی هستند که به تازگی شناسایی شده‌اند و تا به حال بیشتر در داده‌های بایگانی‌شده ظاهر می‌شدند، یعنی خیلی دیرتر از آنکه امکان مشاهده چند طیفی فراهم شود. پیتر یونکر (Peter Jonker) از دانشگاه رادبود (Radboud University) می‌گوید: «ما مدتی است که می‌دانیم این انفجارهای منحصربه‌فرد وجود دارند، اما اکنون، به لطف ماموریت جدید Einstein Probe، می‌توانیم آن‌ها را تقریباً به صورت هم‌زمان شناسایی کنیم.»

سفری در زمان و فضا

داده‌های به دست آمده از تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope) در شیلی، تلسکوپ بزرگ جزایر قناری (Gran Telescopio Canarias) در اسپانیا و سیستم بررسی نوری ATLAS، به ستاره‌شناسان اجازه داد تا منشاء این انفجار را مشخص کنند. آن‌ها دریافتند که FXT بیش از ۱۲ میلیارد سال پیش، زمانی که جهان کمتر از ۱۰ درصد از سن فعلی خود را داشت، رخ داده است.

اندرو لوان (Andrew Levan)، دیگر محقق دانشگاه رادبود، خاطرنشان کرد: «این انفجار در عرض چند ثانیه انرژی بیشتری نسبت به کل طول عمر خورشید آزاد کرد.»

در زمان این انفجار، ستارگان پرجرم به سرعت در حال شکل‌گیری بودند و کهکشان‌ها بسیار فعال‌تر از امروز بودند. FXTهایی مانند EP240315A ممکن است به عنوان فانوس‌های دریایی کیهانی عمل کنند و فرآیندهایی را آشکار سازند که تکامل اولیه کهکشان‌ها و رفتار ستارگان را شکل داده‌اند.

FXTها و انفجارهای پرتو گاما: یک خانواده کیهانی؟

در حالی که FXTها هنوز در حال طبقه‌بندی هستند، شباهت آن‌ها با انفجارهای پرتو گاما (Gamma-Ray Bursts – GRBs)، بحث‌هایی را در جامعه علمی برانگیخته است. GRBها پرانرژی‌ترین رویدادهای شناخته‌شده در جهان هستند و اغلب نشان‌دهنده فروریزش ستارگان پرجرم به سیاهچاله‌ها هستند.

به گفته یونکر، این مطالعه «نشان می‌دهد که بسیاری از [FXTها] ممکن است انفجارهای پرتو گاما باشند، اما دلایل خوبی وجود دارد که فکر کنیم هنوز چیزهای بیشتری برای کشف وجود دارد.»

این تیم دریافت که منطقه اطراف EP240315A دارای چگالی هیدروژن پایینی است که نشان‌دهنده یک محیط نسبتاً تمیز در اطراف ستاره در حال مرگ است. این موضوع با محیط‌های متراکم‌تری که اغلب با GRBهای معمولی مرتبط هستند، متفاوت است.

فرار نور از جهان اولیه

یکی از مهم‌ترین بینش‌ها از سیگنال نوری اطراف EP240315A به دست می‌آید. ستاره‌شناسان مشاهده کردند که نور فرابنفش از کهکشان میزبان FXT به فضا در حال فرار است، یک مشاهده نادر و ارزشمند.

آندریا ساکاردی (Andrea Saccardi) از کمیسیون انرژی‌های جایگزین و انرژی اتمی فرانسه می‌گوید: «این دورترین رویدادی است که در آن می‌توانیم مستقیماً فرار نور از اطراف ستارگان را ببینیم.» او تاکید کرد که کهکشان‌هایی مانند میزبان FXT ممکن است نقش مهمی در بازیونیزاسیون کیهانی ایفا کرده باشند، فرآیندی که جهان را پس از مرحله اولیه مات خود، برای نور شفاف کرد.

به نظر می‌رسد که حدود ۱۰ درصد از تابش فرابنفش از میزبان FXT به فضا فرار کرده، هیدروژن اطراف را یونیزه کرده و به پاکسازی غبار کیهانی که بر جهان اولیه حاکم بود، کمک کرده است.

عصری نو در اخترفیزیک پرانرژی

دهه‌هاست که ستاره‌شناسان با مشاهده انفجارهای پرتو گاما و ابرنواخترها، آخرین لحظات زندگی ستارگان را مطالعه می‌کنند. ورود Einstein Probe و قابلیت‌های تشخیص هم‌زمان آن، دریچه دید جدیدی را گشوده است.

لوان توضیح داد: «در سالی که از کشف این اولین شیء می‌گذرد، ما ۲۰ مورد دیگر از این فوران‌ها را پیدا و مطالعه کرده‌ایم. آن‌ها به وعده خود به عنوان یک راه جدید و هیجان‌انگیز برای بررسی چگونگی پایان یافتن عمر ستارگان و همچنین چگونگی شکل‌گیری جهان در گذشته‌های دور، عمل می‌کنند.»

با ادامه مشاهدات Einstein Probe، مرز بعدی درک تنوع در بین FXTها است. سامانتا اوتس (Samantha Oates) از دانشگاه لنکستر (Lancaster University) با تاکید بر تغییر عمیقی که این اکتشافات ممکن است در درک ما از کیهان اولیه ایجاد کند، افزود: «این تازه شروع کار است.»

منبع